Спосіб запису інформації на матричний холестеричний рідкокристалічний дисплей

Спосіб запису інформації на матричний холестеричний рідкокристалічний дисплей, який полягає у тому, що на рядки та стовпці дисплея подають ПОСЛІДОВНОСТІ імпульсів видається під відповідальність власника патенту напруги, які складаються з однополярних імпульсів напруги тривалістю t і амплітуди U чи нуль, при яких середнє значення напруги на кожному елементі зображення за період запису дорівнює нулю, а сам період запису складається з трьох стадій, де протягом першої стадії на всі рядки та стовпці дисплея подають ПОСЛІДОВНОСТІ однополярних імпульсів напруги, при яких ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює U, протягом другої стадії на кожен рядок дисплея один раз протягом часу Т = kxt, через час (п-1)хТ після закінчення першої стадії, де k ціле позитивне число, а п - порядковий номер рядка, подають ПОСЛІДОВНІСТЬ однополярних імпульсів напруги, що відповідає вибраному рядку, a (N-1) раз протягом часу (N-1)xT , де N КІЛЬКІСТЬ рядків дисплея, подають ПОСЛІДОВНОСТІ невибраному рядку, а на кожен стовпець протягом часу NxT подають ПОСЛІДОВНОСТІ однополярних імпульсів напруги, що відповідають вибраним чи невибраним стовпцям із сумарною КІЛЬКІСТЮ повторень N , в яких протягом кожного періоду часу Т присутні імпульси напруги амплітуди U, одночасні з імпульсами напруги амплітуди U в послідовностях, що подають на невибрані рядки дисплею, при цьому ефективне значення напруги на елементах зображення на перетині вибраного рядка та невибраного стовпця дорівнює нулю, на перетині невибраного рядка та вибраного чи невибраного стовпців дорівнює a-|U, а на перетині вибраного рядка та вибраного стовпця дорівнює a^U, де ai,a,2 - числові коефіцієнти, протягом третьої стадії на всі рядки та стовпці дисплея подають ПОСЛІДОВНОСТІ однополярних імпульсів напруги, при яких ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює a-|U, який відрізняється тим, що в другій та третій стадіях запису на рядки та стовпці дисплея подають імпульси напруги в послідовностях, для яких k = T/t = 6xp, де р - ціле позитивне число, при цьому ефективне значення напруги на елементах зображення в другій та третій стадіях запису визначають значення числових коефіцієнтів a-, = 1/V3 та a 2 = л2 7~ /~з однополярних імпульсів напруги, що відповідають Винахід відноситься до інформаційної техніки, зокрема, до рідкокристалічних засобів відображення інформації, і являє собою спосіб запису інформації на матричний холестеричний рідкокристалічний дисплей /ХРКД/ В рідкокристалічних дисплеях товщина шару рідкого кристалу має величину порядку декількох мікрон Тому склопакети до них виробляють з високою точністю величини зазору між підкладками Чим вище вимоги до точності реалізації величини цього зазору, тим більш складна та коштовна технологія виготовлення склопакету 3 цієї причини жорсткі вимоги до величини максимально допустимої нерівномірності шару рідкого кристалу в дисплеї, які накладає спосіб запису інформації на дисплей, можуть значно підвищити вартість дисплея в цілому Спосіб запису інформації на рідкокристалічний дисплей також визначає вимоги до драйверів, які використовують при виробництві дисплею КІЛЬКІСТЬ рівнів напруги, які необхідно 1 а> а> 47997 подавати на строки та стовпці дисплею під час запису інформації, безпосередньо впливає на ціну необхідних драйверів Тому, одним з шляхів зменшення загальної вартості дисплеїв є використання способів запису, в яких реалізують найбільш прості керуючи ПОСЛІДОВНОСТІ імпульсів напруг Так відомий дворівневий спосіб запису інформації на матричні ХРКД /1/, в якому використовують гістерезисні властивості холестеричних рідких кристалів /ХРК/ та швидкий перехід ХРК із гомеотропного стану в перехідний планарний стан (НР*-перехід) /2,3/ При запису інформації на ХРКД за допомогою цього способу на рядки та стовпці дисплея подають ПОСЛІДОВНОСТІ імпульсів напруги, що складаються лише з однополярних імпульсів напруги однакової тривалості t і амплітуди U чи нуль Залежність значення ефективної напруги на елементі зображення з n-того рядка дисплея (п порядковий номер рядка), що містить N рядків, від часу схематично представлена на фіг 1 3 фіг 1 видно, що період запису поділяється натри стадії Протягом першої стадії (Т-і) ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює U Протягом цієї стадії ХРК у всіх елементах зображення переходить у гомеотропний стан Протягом другої стадії (T 2 =NxT, де T=3xx(k+1)xt, k ціле позитивне число), ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює V2/3 х U, за винятком проміжку часу Т для невибраних елементів зображення, коли ефективне значення напруги на них дорівнює нулю У другій стадії, у всіх елементах зображення протягом часу (п-1)х Т утримується гомеотропний стан ХРК Потім, протягом часу Т, ХРК у вибраних елементах зображення утримується в гомеотропному стані, а в невибраних переходить у перехідний планарний стан Далі, до закінчення другої стадії протягом часу (N-n)xT, ХРК у вибраних елементах зображення утримується в гомеотропному стані, а в невибраних переходить у конфокальний стан Протягом третьої стадії (Т3) ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює V2/3 х U Третя стадія необхідна для тих невибраних елементів зображення, для яких часу (N-n) x T недостатньо для переходу ХРК із перехідного планарного стану в конфокальний стан Таким чином, протягом третьої стадії ХРК в вибраних елементах зображення утримується в гомеотропному стані, а в невибраних відбувається утворення конфокального стану По закінченні третьої стадії у вибраних елементах зображення відбувається перехід ХРК з індукованого полем гомеотропного стану в стабільний планарний стан, який селективно відбиває падаюче світло В невибраних елементах зображення утворюється стабільний конфокальний стан ХРК, що сильно розсіює світло При цьому повний час запису ХРКД складає Ткадоа=Ті+Т2+Тз=Ті + М X Т+Тз На фіг 2 наведені залежності контрасту (С) від величини напруги (U) для першої (п=1) та останньої (п=240) строки дисплею, який має середню відстань між підкладками d=4,4|jm та заповнений ХРК сумішшю, з загальною КІЛЬКІСТЮ строк N=240 при наступних фіксованих параметрах часу для керуючих послідовностей імпульсів напруги Т=3мс, Ті=Т3=100мс Ці пари кривих для будь якого значення контрасту (С) визначають мінімальне (Umin) та максимальне (и т а х ) значення діапазону напруг, в якому даний спосіб забезпечує запис інформації в усіх ткселях дисплею з необхідним рівнем контрасту зображення В свою чергу величини цих напруг визначають відносну величину припустимої нерівномірності товщини шару рідкого кристала в дисплеї (Dp), при якому цей спосіб забезпечує запис інформації з необхідним рівнем контрасту наступним чином Dp=± (Umax-Urnln)/(Urnax+Urnin)x1000/o [4] Втаблиці наведені значення напруг Umm, U m a x та параметру Dp для декількох значень контрасту (С) для цього способу запису Для значення контрасту С=61 параметр Dp=±l,7%, для значення контрасту С=7 1 параметр Dp=±0,9%, а запис інформації з контрастом С=8 1, при обраних параметрах часу для керуючих послідовностей імпульсів напруги, при використанні цього способу запису неможливий взагалі Недоліком цього способу є обмеження відносної величини припустимого значення нерівномірності товщини шару рідкого кристала в дисплеї, при якому даний спосіб забезпечує запис інформації з необхідним рівнем контрасту зображення Особливо це стосується максимальних величин контрасту при яких можлива адресація ХРКД Цей факт може призвести до підвищення вартості дисплею в цілому, за рахунок високих вимог до технологи виробництва склопакету до нього, особливо при необхідності відображення інформації з високим рівнем контрасту Найбільш близьким до способу, що заявляється, є ще один дворівневий спосіб запису інформації на ХРКД /5/ Для запису ХРКД в цьому способі також використовують гістерезисні властивості ХРК та швидкий Н-Р*-перехід У цьому способі запису на рядки та стовпці дисплея подають ПОСЛІДОВНОСТІ імпульсів напруги, що складаються з однополярних імпульсів напруги тривалістю 11 амплітуди U чи нуль Залежність значення ефективної напруги на елементі зображення з n-того рядка дисплея (п - порядковий номер рядка), що містить N рядків, від часу схематично представлена на фіг 3 3 фіг 3 видно, що період запису поділяється на три стадії Протягом першої стадії (Т-і) ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює U Протягом цієї стадії ХРК у всіх елементах зображення переходить у гомеотропний стан Протягом другої стадії n~2=N х Т, де T=kxt, a k=4), в послідовностях імпульсів напруги, що подають на стовпці та на невибрані рядки дисплею, протягом кожного періоду часу Т присутні одночасні імпульси напруги амплітуди U, а ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює сні), де CH=1/V2 за винятком проміжку часу Т, який для елементів зображення з птого рядка настає через час (п-1)хТ після закінчення першої стадії, коли ефективне значення напруги на невибраних елементах зображення дорівнює нулю, а на вибраних дорівнює агі), де а2=1 У другій стадії, у всіх елементах зображення протягом часу (п-1)хТ утримується гомеотропний стан ХРК Потім, протягом часу Т, ХРК у вибраних елементах зображення утримується в гомеотропному стані, а в невибраних переходить у перехід 47997 ний планарний стан Далі, до закінчення другої стадії протягом часу (N-n)xT, XPK у вибраних елементах зображення утримується в гомеотропному стані, а в невибраних переходить у конфокальний стан Протягом третьої стадії (Т3) ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює сні) Третя стадія необхідна для тих невибраних елементів зображення, для яких часу (Nп) х Т недостатньо для переходу ХРК із перехідного планарного стану в конфокальний стан Таким чином, протягом третьої стадії ХРК в вибраних елементах зображення утримується в гомеотропном стані, а в невибраних відбувається утворення конфокального стану По закінченні третьої стадії у вибраних елементах зображення відбувається перехід ХРК з індукованого полем гомеотропного стану в стабільний планарний стан, який селективно відбиває падаюче світло В невибраних елементах зображення утворюється стабільний конфокальний стан ХРК, що сильно розсіює світло При цьому повний час запису ХРКД складає Ткадоа+Ті+Т2Тз=Ті + М X Т+Тз На фіг 4 наведені аналогічні до отриманих для попереднього способу запису залежності контрасту (С) від величини напруги (U) для першої та останньої строки того ж самого дисплею При цьому параметри часу для керуючих послідовностей імпульсів напруги не змінювались Т=3мс, Ті=Т3=100мс В таблиці наведені значення напруг Umm, Umax та параметру DD для декількох значень контрасту (С) для цього способу запису Для значення контрасту С=61 параметр Dp=±5,l%, для значення контрасту С=7 1 параметр Dp±4,3%, a для значення контрасту С=8 1 параметр DD=±3,0% Перевагою цього способу запису в порівнянні з дворівневим способом /1/ є збільшення як величини максимального значення контрасту, з яким можливий запис інформації на дисплей, так і відносної величини припустимого значення нерівномірності товщини шару рідкого кристала в дисплеї, при якому даний спосіб забезпечує запис інформації з необхідним рівнем контрасту зображення, при збереженні швидкості запису інформації Недоліком цього способу є те, що отриманого збільшення відносної величини припустимого значення нерівномірності товщини шару рідкого кристала в дисплеї, при якому прототип забезпечує запис інформації з необхідним рівнем контрасту зображення недостатньо Як і в попередньому способі запису це особливо стосується максимальних величин контрасту при яких можлива адресація ХРКД В основу винаходу поставлена задача збільшення відносної величини припустимого значення нерівномірності товщини шару рідкого кристалу в дисплеї при збереженні швидкості запису інформації на ХРКД та простих керуючих послідовностей імпульсів напруги, які подають на рядки та стовпці дисплея під час запису, що складаються з імпульсів напруги двох рівнів U та нуль Для вирішення поставленої задачі на рядки та стовпці дисплея подають ПОСЛІДОВНОСТІ імпульсів напруги, які складаються з однополярних імпульсів напруги тривалістю t і амплітуди U чи нуль, при яких середнє значення напруги на кожному еле менті зображення за період запису дорівнює нулю, а сам період запису складається з трьох стадій, де протягом першої стадії на всі рядки та стовпці дисплея подають ПОСЛІДОВНОСТІ однополярних імпульсів напруги, при яких ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює U, протягом другої стадії на кожен рядок дисплея один раз протягом часу T=6xfcxt, через час (п1)х Т після закінчення першої стадії, де 3 -ціле І> позитивне число, а п - порядковий номер рядка, подають ПОСЛІДОВНІСТЬ однополярних імпульсів напруги, що відповідає вибраному рядку, a (N-1) раз протягом часу (N-1)x T, де N - КІЛЬКІСТЬ рядків дисплея, подають ПОСЛІДОВНОСТІ однополярних імпульсів напруги, що відповідають невибраному рядку, а на кожен стовпець протягом часу N x T подають ПОСЛІДОВНОСТІ однополярних імпульсів напруги, що відповідають вибраним чи невибраним стовпцям із сумарною КІЛЬКІСТЮ повторень N, в яких протягом кожного періоду часу Т присутні імпульси напруги амплітуди U одночасні з імпульсами напруги амплітуди U в послідовностях, що подають на невибрані рядки дисплею, при цьому ефективне значення напруги на елементах зображення на перетині вибраного рядка та невибраного стовпця дорівнює нулю, на перетині невибраного рядка та вибраного чи невибраного стовпців дорівнює, сні), де a-i=1/V3 a на перетині вибраного рядка та вибраного стовпця дорівнює агі), де ci2=V2/3 , протягом третьої стадії на всі рядки та стовпці дисплея подають ПОСЛІДОВНОСТІ однополярних імпульсів напруги, при яких ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює сні) ми Винахід пояснюється наступними креслення Фіг 1 Залежність значення ефективної напруги на елементі зображення з n-того рядка дисплея (п - порядковий номер рядка), що містить N рядків, від часу для аналогу Фіг 2 Залежності контрасту (С) від величини напруги (U) для першої (п=1) та останньої (п=240) строки дисплею, який має середню відстань між підкладками d=4,4|jm та заповнений ХРК сумішшю, з загальною КІЛЬКІСТЮ строк N-240 при фіксованих параметрах часу для керуючих послідовностей імпульсів напруги (Т=3мс, Ті=Т3=100мс) для аналогу Фіг 3 Залежність значення ефективної напруги на елементі зображення з n-того рядка дисплея (п - порядковий номер рядка), що містить N рядків, від часу для прототипу Фіг 4 Залежності контрасту (С) від величини напруги (U) для першої (п=1) та останньої (п=240) строки дисплею, який має середню відстань між підкладками d=4,4m|j та заповнений ХРК сумішшю, з загальною КІЛЬКІСТЮ строк N=240 при фіксованих параметрах часу для керуючих послідовностей імпульсів напруги (Т=3мс, Ті=Т3=100мс) для прототипу Фіг 5 Залежність значення ефективної напруги на елементі зображення з n-того рядка дисплея (п - порядковий номер рядка), що містить N рядків, від часу для способу, що заявляється Фіг 6 Залежності контрасту (С) від величини напруги (U) для першої (п=1) та останньої (п=240) 47997 строки дисплею, який має середню відстань між підкладками a=4,4|jm та заповнений ХРК сумішшю, з загальною КІЛЬКІСТЮ строк N=240 при фіксованих параметрах часу для керуючих послідовностей імпульсів напруги (Т=3мс, Ті=Т3=100мс) для способу, що заявляється Фіг 7 Схематичне представлення дисплея, що містить три рядки (R-i, F?2, R3) та два стовпці (Сі, С2) Фіг 8-10 Приклади послідовностей імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея під час запису ХРКД за допомогою способу, що заявляється Таблиця Значення напруг Umm, U m a x та параметру Dp при значеннях контрасту С=6 1, 7 1 та 8 1 для аналогу, прототипу та способу, що заявляється Суть винаходу полягає в тому, що в способі запису інформації, що заявляється авторами були знайдені ПОСЛІДОВНОСТІ однополярних імпульсів напруги амплітуди U та нуль, що подають на рядки та стовпці дисплея, при яких у порівнянні з прототипом збільшується відносна величина припустимої нерівномірності товщини шару рідкого кристала в дисплеї при збереженні швидкості запису інформації Цей результат отриманий за рахунок того, що в послідовностях імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея в другій та третій стадіях запису, встановлюють наступне співвідношення між параметрами t та Т k=T/t=6x (і, де (і ціле позитивне число, на відміну від прототипу, де k=T/t=4 При цьому в прототипі ефективне значення напруги на елементах зображення під час запису визначають значення числових коефіцієнтів, CH=1/V2 і 02=1,а в способі, що заявляється, ці коефіцієнти рівні сн=1/^3та ci2=V2/3 Для способу, що заявляється, залежність ефективного значення напруги від часу на будьякому елементі зображення з п-того рядка дисплея, що містить N рядків, протягом трьох стадій запису представлена на фіг 5 3 фіг 5 видно, що протягом першої стадії (Т-і) ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює U Величини цієї напруги досить для переходу ХРК у всіх елементах зображення в гомеотропнии стан Протягом другої стадії ( T 2=NxT) В ПОСЛІДОВНОСТЯХ імпульсів напруги, що подають на стовпці та на невибрані рядки дисплею, протягом кожного періоду часу Т присутні одночасні імпульси напруги амплітуди U, а ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює (1/V3)x U, за винятком проміжку часу Т, який для елементів зображення з п-того рядка настає через час (п-1)х Т після закінчення першої стадії, коли ефективне значення напруги на невибраних елементах зображення дорівнює нулю, а на вибраних дорівнює V2/3xU Таким чином, у другій стадії, у всіх елементах зображення протягом часу (п-1)хТ утримується гомеотропнии стан ХРК Потім, протягом часу Т, ХРК у вибраних елементах зображення утримується в гомеотропному стані, а в невибраних переходить у перехідний планарний стан Далі, до закінчення другої стадії протягом часу (Nп) х Т, ХРК у вибраних елементах зображення утримується в гомеотропному стані, а в невибра 8 них відбувається утворення конфокального стану Протягом третьої стадії (Т3) ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює (1/V3)x U Третя стадія необхідна для тих невибраних елементів зображення, для яких часу (N-n) х т недостатньо для переходу ХРК із перехідного планарного стану в конфокальний стан Таким чином, протягом третьої стадії ХРК в вибраних елементах зображення утримується втомеотропном стані, а в невибраних відбувається утворення конфокального стану По закінченні третьої стадії в вибраних елементах зображення відбувається перехід ХРК з індукованого полем гомеотропного стану в стабільний планарний стан, який селективно відбиває падаюче світло В невибраних елементах зображення утворюється стабільний конфокальний стан ХРК, що сильно розсіює світло При цьому повний час запису ХРКД складає Ткадоа=Ті+Т2+Т3=Ті + М X Т+Т3 На фіг б наведені аналогічні до отриманих для попередніх способів запису залежності контрасту (С) від величини напруги (U) для першої та останньої строки того ж самого дисплею При цьому параметри часу для керуючих послідовностей імпульсів напруги не змінювались Т=3мс, Ті=Т3=100мс В таблиці наведені значення напруг, Umm, Umax та параметру Dp для декількох значень контрасту (С) для цього способу запису Для значення контрасту С=6 1 параметр Dp=±9,3%, для значення контрасту С=7 1 параметр DD=±8,7%, a для значення контрасту С=8 1 параметр Dp=±7,4% У прототипі та в способі запису, що заявляється, рівень напруги U у дворівневій ПОСЛІДОВНОСТІ імпульсів напруги під час запису вибирають з наступних міркувань Величина ефективного значення напруги, що підтримує індукований полем гомеотропнии стан ХРК і при цьому переводить перехідний планарний стан ХРК у конфокальний протягом другої і третьої стадій запису повинна бути обрана з зони бістабільності гістерезисної вольт-яркавісної характеристики ХРК При наявності жорсткого зв'язку величини цієї напруги з амплітудою однополярних імпульсів напруги U для обох способів запису, у результаті використання нових послідовностей імпульсів напруги, для яких k=T/t=6xli, де 3 - ціле позитивне число, a CH=1/V3 І> та ci2=V2/3, отримано наступний результат Мінімальне (Umin) та максимальне (и т а х ) значення діапазону напруг, в якому спосіб, що заявляється, забезпечує запис інформації з необхідним рівнем контрасту зображення, забезпечують для цього способу більше припустиме значення нерівномірності товщини шару рідкого кристалу в дисплеї в порівнянні з прототипом, при збереженні швидкості запису та використанні простих керуючих послідовностей імпульсів напруги, які складаються з імпульсів напруги двох рівнів U та нуль Розглянемо три приклади реалізації способу, що заявляється, для яких у послідовностях імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея в другій та третій стадіях запису, за рахунок того, що вибирають ІІ=І, встановлюють T/t=6 Ці три приклади відрізняються співвідношенням між КІЛЬКІСТЮ імпульсів напруги амплітуди U та нуль у послідовностях імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея протягом дру 47997 гої та третьої стадій запису Розглянемо приклади запису зображення на дисплей, що містить три рядки (R-i, R2, R3) та два стовпці (Q, Сг) При цьому ХРК в елементах зображення РЦ, Р22, РзіІ записують у конфокальний стан, а в елементах зображення Р-І2, Ргі, Рзг У планарний стан (фіг 7) На фіг 8 представлений приклад послідовностей імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея, в яких протягом другої та третьої стадій запису імпульсів напруги амплітуди U у два рази менше, ніж імпульсів напруги амплітуди нуль На фіг 9 представлений приклад послідовностей імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея, в яких протягом другої та третьої стадій запису присутня однакова КІЛЬКІСТЬ імпульсів напруги амплітуди U та нуль А на фіг 10 представлений приклад послідовностей імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея, в яких протягом другої та третьої стадій запису імпульсів напруги амплітуди U у два рази більше, ніж імпульсів напруги амплітуди нуль Порівняння аналогу, прототипу та способу, що заявляється, було експериментальне проведено шляхом запису інформації на один і той же матричний ХРКД цими трьома способами Це порівняння показало, що для способу, що заявляється, при 10 збереженні швидкості запису інформації, відносна величина припустимої нерівномірності товщини шару рідкого кристала в дисплеї (DD) має максимальне значення серед способів запису, що використовують прості керуючи ПОСЛІДОВНОСТІ імпульсів напруги, які складаються з імпульсів напруги двох рівнів U та нуль Таким чином, спосіб, що заявляється, дозволяє використовувати більш дешеві технологічні процеси при виготовленні скпопакетів до дисплеїв, що може значно зменшити вартість дисплеїв в цілому Посилання 1 Рибалочка А В , Сорокін В М , Назаренко В Г, Патент України N40701 А, Бюл №7, 2001 р 2 D К Yang, Z J Lu, SID 95 Digest, p 351-354 (1995) 3 A Kozachenko, P Oleksenko, V Sorokm, V Nazarenko, Conference Record of the ГШС 97, p 148-151(1997) 4 A Rybalochka, V Sorokm, S Vahukh, Proc of the 7 th Int Symposium "Advanced Display Technologies", p 125-128(1998) 5 V Sorokm, Proc of the 18th International Display Research Conference Asia Display'98 p 749-752(1998) (п-і)хТД,